Скорость жидкости в трубах по формуле 3.12:

м/с

Величина S_тр= 0,017 м² (площадь сечения одного хода по трубам) берется из табл. 2.3 [2].

Коэффициент трения определим по формуле 3.13:

Диаметр штуцеров в распределительной камере d_тр.ш=0,150 м, тогда скорость в штуцерах рассчитываем по формуле 3.14:

м/с

В трубном пространстве следующие местные сопротивления: вход в камеру и выход из нее.

Гидравлическое сопротивление трубного пространства рассчитываем по формуле 3.15:

Число рядов труб, омываемых потоком в трубном пространстве, , где n – общее число труб; округляем в большую сторону m=8. Число сегментных перегородок х=22 (табл. 2.7 [2]). Диаметр штуцеров к кожуху d_мтр.ш=0,200 м, тогда скорость потока в штуцерах:

(3.16)

м/с

Скорость жидкости в наиболее узком сечении межтрубного пространства площадью S_мтр=0,017 м² (табл. 2.3 [2]) рассчитываем по формуле 3.17:

м/с

В межтрубном пространстве следующие местные сопротивления: вход и выход жидкости через штуцера, 22 поворота через сегментные перегородки (по их числу х=22) и 23 сопротивления трубного пучка при его поперечном обтекании (х+1).

Сопротивление межтрубного пространства рассчитываем по формуле 3.18:

Выбор лучшего из двух вариантов сделаем на основе технико-экономического анализа.

3.3. Выбор оптимального нормализованного варианта на основе технико-экономического анализа

Наиболее полным и надежным критерием оптимальности (КО) при выборе теплообменного аппарата принято считать универсальный технико-экономический показатель - приведенные затраты П:

П=ЕК + Э,

где К - капитальные затраты;

Э - эксплуатационные затраты;

Е – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.

Вариант 1

Для дальнейшего расчета будем использовать полученные ранее значения:

Таблица 4

М, кг	1850
, Па	119
, Па	2132585

Масса труб:

(3.19)

кг

Доля массы труб от массы всего массообменника:

(3.20)

%

Цена единицы массы теплообменника из нержавеющей стали Ц_н.ст.=2,58 руб/ кг (табл. 2.17 [2]). Цена теплообменника:

Ц_Т=m_тоб* Ц_н.ст. (3.21)

Ц_Т= 1850*2,58= 4773 руб.

Энергетические затраты на прокачивание жидкости по трубам с учетом КПД насосной установки, равного

составят:

(3.22)

кВт

Энергетические затраты на прокачивание жидкости по межтрубному пространству составят:

(3.23)

кВт

Приведенные затраты равны:

, (3.24)

где год^-3;

Ц_э=0,02 руб/(кВТ-ч) – стоимость электроэнергии в среднем;

ч – число часов работы оборудования за год.

руб/ год

Вариант 2

Для дальнейшего расчета будем использовать полученные ранее значения:

Таблица 5

М, кг	1890
, Па	807
, Па	2132513

Масса труб по формуле 3.19:

кг

Доля массы труб от массы всего массообменника по формуле 3.20:

%

Цена единицы массы теплообменника из нержавеющей стали Ц_н.ст.=2,58 руб/ кг (табл. 2.17 [2]). Цена теплообменника рассчитывается по формуле 3.21:

Ц_Т= 1890*2,58= 4876,2 руб.

Энергетические затраты на прокачивание жидкости по трубам с учетом КПД насосной установки, равного

рассчитаем по формуле 3.22:

кВт

Энергетические затраты на прокачивание жидкости по межтрубному пространству рассчитаем по формуле 3.23:

кВт

Приведенные затраты рассчитаем по формуле 3.24:

руб/ год

Для наглядности результаты расчетов сведем в таблицу

Таблица 6

Технико-экономические показатели	Варианты
	1	2
D, м	400	400
L, м	6,0	6,0
К, Вт/ (м2*К)	320	360
F, м2	68	63
M, кг	1850	1890
N1+N2, кВт	20,601	20,603
0,3*ЦТ, руб/ год	1431,9	1462,9
(N+N)*Цэ* , руб/ год	3296,1	3296,5
П, руб/ год	4728	4759,3

Вывод.

После окончания теплового расчета вариант 3 был исключен из-за недостаточного запаса поверхности. После сравнения 1 и 2 варианта был исключен 2 , как экономически менее выгодный.

Таким образом, вариант 1 оказался наиболее оптимальным.